Influência do pigmento na elasticidade em longo prazo de ligaduras elásticas

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1 Influência do pigmento na elasticidade em longo prazo de ligaduras elásticas Érika de Oliveira Dias de Macêdo 1, Fabrício Mezzomo Collares 2, Vicente Castelo Branco Leitune 3, Susana Maria Werner Samuel 4, Carmen Beatriz Borges Fortes 5 Objetivo: avaliar a resposta à tração em 4mm de ligaduras elásticas, de diferentes cores, ao longo do tempo. Métodos: as ligaduras, da marca Morelli, foram submetidas à tração por duas hastes de secção circular, respeitando a distância de 4mm (correspondente ao diâmetro aproximado de um braquete de incisivo central da mesma marca) e armazenadas em saliva artificial a 37 C. As medidas foram realizadas imediatamente (0h), após 2, 4, 6, 8, 10, 12, 24, 48, 72 e 96 horas, e após 1, 2, 3 e 4 semanas. Os resultados foram submetidos à análise estatística ANOVA de dois fatores de medidas repetidas. Resultados: a cor cinza apresentou o maior valor inicial de força quando submetida à tração, já os grupos roxo, rosa, verde, preto e vermelho apresentaram os menores valores. Os grupos com maior instabilidade na manutenção das forças foram os das cores vermelho, preto, prata, verde e cinza. Os mais estáveis foram os das cores pink, azul escuro, azul, roxo e rosa. Conclusão: as ligaduras não apresentam comportamento estável ao longo do tempo quando submetidas à tração, e as que são produzidas com diferentes cores se comportam de forma distinta entre si. Os grupos pink, azul escuro, azul, roxo e rosa apresentaram as forças mais constantes, sugerindo que devem ser utilizadas durante o tratamento para obtenção desse tipo de força. Palavras-chave: Elastômeros. Cor. Pigmentação. Elasticidade. 1 Doutoranda em Clínica Odontológica, com ênfase em Materiais Dentários, UFRGS. 2 Professor Adjunto da Disciplina de Materiais Dentários, UFRGS. 3 Doutorando em Clínica Odontológica, com ênfase em Materiais Dentários, UFRGS. 4 Professora Titular da Disciplina de Materiais Dentários, UFRGS. 5 Professora Adjunta da Disciplina de Materiais Dentários, UFRGS. Como citar este artigo: Macêdo EOD, Collares FM, Leitune VCB, Samuel SMW, Fortes CBB. Pigment effect on the long term elasticity of elastomeric ligatures. Dental Press J Orthod May-June;17(3):27.e1-6. Enviado em: 26 de abril de Revisado e aceito: 12 de abril de 2010» Os autores declaram não ter interesses associativos, comerciais, de propriedade ou financeiros, que representem conflito de interesse nos produtos e companhias descritos nesse artigo. Endereço para correspondência: Érika de Oliveira Dias de Macêdo R. Ramiro Barcelos, 2492 Santana CEP: Porto Alegre/RS erikaodias@gmail.com 2012 Dental Press Journal of Orthodontics 27.e1

2 Influência do pigmento na elasticidade em longo prazo de ligaduras elásticas INTRODUÇÃO As ligaduras elásticas são utilizadas nas fases de alinhamento e nivelamento dentário, permitindo que fios de calibre reduzido se conectem aos dentes, gerando movimentação nos sentidos horizontal, vestibulolingual, mesiodistal e vertical. Atuam, também, auxiliando na correção das giroversões e nas retrações. A possibilidade de escolha da cor da ligadura funciona, ainda, como um estímulo à adesão ao tratamento, principalmente aos pacientes jovens, por sua extensa gama de cores produzidas atualmente. As ligaduras elásticas são polímeros de poliuretano, produzidos pela polimerização por condensação do di- -isocianato e poliamida ( step-reaction polymerization process ), com ligações cruzadas que permitem a recuperação elástica ao padrão espiral inicial 7. Entretanto, apesar de possuírem propriedades elásticas, não são considerados elásticos perfeitos, pois, sofrem degradação estrutural da cadeia do polímero, levando à deformação permanente, caracterizando o fenômeno denominado relaxamento da força, que consiste no decréscimo da força necessária para distendê-lo em função do tempo 1,7,8,15. Pigmentos que são incorporados à matriz elastomérica para conferir diferentes colorações ao material, parecem alterar as propriedades mecânicas das ligaduras, porém, poucos estudos foram realizados sobre esse tema 1,2. O objetivo desse trabalho é avaliar o comportamento das ligaduras elásticas de diferentes cores em diferentes tempos de armazenamento, submetidas à tração. Material e métodos Para esse estudo, foram utilizadas ligaduras elásticas tipo bengalinha, da marca Morelli, em 10 diferentes cores: verde claro, vermelho, rosa, roxo, pink, azul, azul escuro, preto, cinza e prata. Cada cor representa um grupo com 10 unidades por grupo. Como a função principal das ligaduras consiste em conectar o fio ao braquete, mantendo-o sob constante pressão para que o fio promova a movimentação dentária, utilizou-se o diâmetro de um braquete de incisivo central da marca Morelli, como padrão, o que equivale à distância média do aplicador de amarrilho elástico usado para fixação das ligaduras desse tipo aos braquetes, que é de 4mm. O tracionamento das ligaduras foi realizado em uma máquina de ensaio universal EMIC DL 2000 (São José dos Pinhais, PR), com o auxílio de um dispositivo formado por duas hastes em forma de L confeccionadas com aço inoxidável com secção circular de 0,7mm (Fig. 1). As porções anguladas das hastes foram colocadas em contato e introduzidas nas ligaduras que foram tracionadas a uma velocidade de 1mm/s até que o diâmetro interno da ligadura (1,5mm), em repouso, atingisse 4mm. A força (N) necessária para estirar cada ligadura de cada grupo foi registrada imediatamente (0h) e após os períodos de armazenagem de 2, 4,6, 8, 10, 12, 24, 48, 72, 96 horas e 1, 2,3, 4 semanas. As amostras foram armazenadas em saliva artificial e mantidas em estufa, a 37 C. A análise dos dados foi realizada através de ANOVA de dois fatores para medidas repetidas (cor e tempo). O nível de significância utilizado foi de 95%. Resultados O comportamento apresentado pelas ligaduras, em relação à força, quando submetido ao ensaio de tração, é apresentado no Gráfico 1 e na Tabela 1. A cor cinza apresentou a maior força inicial quando submetida à tração, em relação aos grupos roxo, rosa, verde, preto e vermelho, mas não houve diferença significativa entre os valores de força obtido para os grupos pink, azul escuro, azul e prata. Figura 1 - Dispositivo em aço inoxidável utilizado para fixar as ligaduras durante os testes Dental Press Journal of Orthodontics 27.e2

3 Macêdo EOD, Collares FM, Leitune VCB, Samuel SMW, Fortes CBB Na hora, 2 o grupo cinza continuou apresentando o maior valor e passou a apresentar diferença significativa para as cores pink, rosa e preto. Na semana 1 houve queda da força quando submetida ao ensaio de tração para os grupos verde, preto, cinza e prata, sendo estatisticamente significativa em relação aos demais grupos. Nesse momento, o grupo cinza passou a ser diferente somente dos grupos rosa e vermelho. Em relação ao comportamento ao longo do tempo, as cores roxo, rosa, azul escuro, azul e pink não apresentaram uma redução significativa da força, mantendo um comportamento mais uniforme. O grupo verde foi o único que apresentou redução significativa na força quando submetido à tração na semana 4, em relação aos valores iniciais. Os grupos vermelho, verde e preto demonstraram durante os períodos de teste as maiores oscilações de força, com variações entre quedas e elevações. Discussão Os elásticos de poliuretano são muito utilizados em Ortodontia e substituem os confeccionados de látex em casos de pacientes hipersensíveis; mas, por não serem considerados elásticos ideais, se comportam de maneira não uniforme. Parte de sua força é perdida ao longo do tempo, podendo interferir no efeito sobre a movimentação dentária nos 28 dias em que, geralmente, se encontram em uso intrabucal. Além disso, as diferentes cores em que são confeccionados têm demonstrado variação no seu comportamento, sendo sugerido por alguns trabalhos que o processo de manufatura e os tipos de pigmentos Tabela 1 - Média dos valores da força (N) e desvio padrão para estiramento nas diferentes cores e tempos. Tempos Cinza Pink Azul Esc. Azul Prata Roxo Rosa Verde Preto Vermelho 1h 2h 4h 6h 8h 10h 12h 24h 48h 72h 96h 1ª sem. 2ª sem. 3ª sem. 4ª sem. 3,70 (±0,25) B,a 3,25 (±0,26) 3,28 (±0,22) 3,08 (±0,21) 3,06 (±0,23) 3,05 (±0,21) 3,05 (±0,19) 3,02 (±0,21) 3,12 (±0,18) 3,05 (±0,14) 3,17 (±0,18) 2,97 (±0,19) B,c 3,21 (±0,21) 3,19 (±0,23) 3,08 (±0,22) 3,53 (±0,16) B,a 2,95 (±0,15) C,D,b 2,92 (±0,12) 2,83 (±0,14) 2,79 (±0,14) 2,83 (±0,14) 2,77 (±0,13) 2,94 (±0,13) 2,94 (±0,13) 2,92 (±0,11) B,b 3,01 (±0,12) 2,77 (±0,15) 3,02 (±0,14) 2,99 (±0,13) 2,90 (±0,11) 3,49 (±0,22) B, 3,06 (±0,19) 3,02 (±0,19) 2,95 (±0,14) 2,90 (±0,18) 2,89 (±0,18) 2,85 (±0,16) 2,92 (±0,15) 2,93 (±0,17) 2,86 (±0,17) 2,96 (±0,18) 2,78 (±0,16) 2,97 (±0,17) 2,99 (±0,17) 2,85 (±0,15) 3,46 (±0,17) B, 3,05 (±0,16) 3,03 (±0,16) 2,94 (±0,14) 2,87 (±0,18) 2,92 (±0,12) 2,88 (±0,15) 2,94 (±0,13) 2,89 (±0,25) 2,87 (±0,14) 2,96 (±0,14) 2,77 (±0,14) 2,95 (±0,14) 2,98 (±0,14) 2,83 (±0,13) 3,44 (±0,17) B, 3,02 (±0,16) 3,02 (±0,13) 2,84 (±0,14),c 2,82 (±0,14),c 2,82 (±0,15),c 2,78 (±0,15),c 2,85 (±0,15),c 2,82 (±0,15) 2,78 (±0,15),c 2,85 (±0,14) 2,67 (±0,14) 2,87 (±0,13) 2,89 (±0,14) 2,77 (±0,14) 3,41 (±0,27) 3,00 (±0,26) 2,95 (±0,21) 2,91 (±0,25) 2,83 (±0,25) 2,85 (±0,24) 2,79 (±0,26) 2,97 (±0,36) 2,87 (±0,24) 2,79 (±0,22) 2,89 (±0,23) 2,73 (±0,24) 2,90 (±0,26) 2,91 (±0,25) 2,82 (±0,25) 3,39 (±0,24) 2,95 (±0,22) C,D,b 2,92 (±0,19) 2,90 (±0,20) 2,81 (±0,21) 2,81 (±0,22) 2,78 (±0,19) 2,87 (±0,18) 2,83 (±0,20) 2,79 (±0,21) 2,88 (±0,20) 2,67 (±0,19) 2,86 (±0,20) 2,90 (±0,22) 2,82 (±0,22) 3,37(±0,26) 3,18(±0,21) B,,b 3,05(±0,14) B,C, b,c 2,99(±0,14),c 2,92(±0,14),c 2,86(±0,12) 2,90(±0,14),c 2,97(±0,13),c 2,97(±0,12),c 2,83 (±0,20) 2,94 (±0,10),c 2,83 (±0,15) 2,91 (±0,15) 2,94 (±0,16),c 2,88 (±0,13) Letras maiúsculas diferentes mostram diferença estatística nas colunas. Letras minúsculas diferentes mostram diferença estatística nas linhas. 3,35 (±0,19) 2,95 (±0,17) C,D,b,c 2,95 (±0,17) 2,91 (±0,18),c 2,88 (±0,19),c 2,88 (±0,15),c 2,79 (±0,18) 3,12 (±0,19) B,a,b 2,90 (±0,13),c 2,82 (±0,11) 2,91 (±0,13),c 2,75 (±0,14) 2,90 (±0,13) 2,97 (±0,15),c 2,82 (±0,14) 3,24 (±0,27) 2,88 (±0,20) B,D,b,c 2,84 (±0,20) 2,75 (±0,16) 2,71 (±0,19) 2,71 (±0,18) 2,68 (±0,19) 2,73 (±0,18) 2,75 (±0,16) 2,61 (±0,18) 2,94 (±0,10) 2,59 (±0,18) 2,77 (±0,22) 2,73 (±0,21) 2,64 (±0,18) 2012 Dental Press Journal of Orthodontics 27.e3

4 Influência do pigmento na elasticidade em longo prazo de ligaduras elásticas Força (N) 1 cinza pink azul escuro azul prata roxo rosa verde preto vermelho 0 Grupo imediato 2h 6h 4h 10h 8h 24h 12h 48h 1s 72h 96h 3s 2s 4s Tempo (S) gráfico 1 - Valores da força sob tração, em 4mm, para as diferentes cores nos períodos analisados. empregados podem influenciar a estrutura do material e, por conseguinte, sua capacidade de resistência à tração ao longo do tempo 1,2,11,12. De acordo com a lei da ação e reação, os valores obtidos indicam, também, a tensão interna remanescente no elástico correspondente à sua capacidade potencial de exercer força sobre a arcada para a desejada movimentação dentária. Estudos que avaliaram o comportamento das ligaduras, em relação ao tempo, mostraram que a maior perda de resistência ao estiramento ocorre nas primeiras 24 horas 1,3,14,15 e que, em média, 30% de perda ocorre na 1ª hora 4,5,11,13, corroborando os achados desse trabalho. Essas diferenças podem ser resultadas das diferentes técnicas de manufatura envolvendo cutting ou injection-moulding do material bruto, dos aditivos incorporados ao produto final, das diferenças morfológicas (módulo elipsoide ou circular) e, no caso das correntes, das características dimensionais (presença ou não de ligações intermodulares) 6,7,8,12. Existe uma grande variação da resistência à tração entre elásticos armazenados em meio úmido e aqueles em meio seco, motivo pelo qual, nesse trabalho, as ligaduras foram armazenadas em saliva artificial 6. O envelhecimento do poliuretano in vitro envolve, inicialmente, a degradação do grupo éter, seguida da perda do uretano livre não ligado do grupo éster e do hidrogênio ligado ao uretano do grupo éster e do grupo ureia. Desse modo, a água hidrolisa, o éster ou o éter que compõem as ligações da cadeia principal, aceleram o envelhecimento e levam ao enfraquecimento do material pela degradação estrutural da cadeia do polímero. Isso reduz a força necessária para mantê-lo estendido e, consequentemente, diminui a tensão interna sob tração 7,8. No ambiente seco, diferente do úmido em que o envelhecimento ocorre pela remoção do hidrogênio do grupo beta-metileno levando à perda de álcool e alcenos, essa remoção do hidrogênio é feita a partir do grupo alfa-metileno, o que corresponde a um processo de degradação mais lento 7,8. Taloumis et al. 14, em seu estudo, demonstraram a influência do meio de armazenamento na configuração das ligaduras, comprovando que a simples imersão desses elásticos em meio úmido já é capaz de alterar suas dimensões, corroborando os achados de Wong 15 que, em 1976, avaliou que essas ligaduras absorvem saliva, o que leva a uma alteração na sua configuração estrutural e no seu comportamento quando submetida a forças de tração. Em relação à manutenção das tensões ao longo do tempo, alguns estudos relataram que forças iniciais maiores determinam perdas maiores ao longo do tempo 10,13,14. Nesse trabalho, tal fenômeno foi demonstrado no comportamento das ligaduras cinzas que obtiveram forças iniciais maiores e menor estabilidade na manutenção dessas forças em relação a grupos com valores iniciais intermediários. Para as cores pink, azul escuro e azul, os resultados encontrados nesse trabalho concordam com achados de De Genova et al., que encontraram valores iniciais maiores e menor perda da força sob tração, uma vez que essas cores apresentaram força inicial elevada, com valores sem diferença estatística em relação ao grupo cinza e mantiveram boa estabilidade ao longo do tempo 5. Para os valores iniciais menores, cujo comportamento foi o mais instável, os resultados também relacionam- -se com os encontrados por De Genova et al. 5 que relataram em seu trabalho maior perda de força para ligaduras com forças iniciais menores quando comparada a ligaduras com forças iniciais maiores, após 21 dias Dental Press Journal of Orthodontics 27.e4

5 Macêdo EOD, Collares FM, Leitune VCB, Samuel SMW, Fortes CBB O aumento da força a partir da segunda semana é justificado pelos achados de Wong 15, que revelou uma provável perda das propriedades elásticas relacionada ao tempo e à quantidade de estiramento, levando a uma deformação plástica que torna as ligaduras mais rígidas ao estiramento. A redução nos valores subsequentes da resistência da força à tração, apresentadas nesse trabalho, segundo Taloums et al., pode estar relacionada à alteração dimensional permanente e ao aumento do diâmetro interno da ligadura, assim como da espessura da parede e do diâmetro externo, que levam à perda de força ao longo do tempo 14. As variações encontradas nesse trabalho em relação às diferentes cores, sugerem que os diferentes tipos de pigmentos empregados podem alterar o comportamento das ligaduras, corroborando os achados de Baty et al. 2, que encontraram diferenças entre algumas marcas de ligaduras e explicaram o fenômeno como sendo resultado não só do tipo de pigmento, como também da manufatura empregada. Os resultados do estudo de Lu et al. 11 também demonstraram diferenças pela adição de pigmentos com resultados estatisticamente superiores para os elásticos transparentes quando comparados a elásticos cinza. As diferenças no comportamento das ligaduras para as diversas cores podem influenciar na escolha de uma cor sobre a outra, já que cores que mantém melhor estabilidade ao longo do tempo são mais recomendadas por seus efeitos biológicos menos nocivos. A diferença nos valores da força necessária para o estiramento nos diversos grupos torna necessário um controle individual, já que essas diferenças promovem efeitos distintos, dependendo da situação clínica empregada e das condições anatômicas e de suporte ósseo de cada paciente. A perda de resistência ao longo do tempo pode influenciar, especialmente, os casos em que há necessidade de manutenção do engrenamento total do fio com o braquete para alcançar a movimentação esperada, como, por exemplo, nas rotações dentárias, em casos com apinhamentos maiores que 3mm (demonstrado pelo estudo de Franchi e Baccetti 9 ) e nas fases de alinhamento e nivelamento em que essa perda na força sob tração gera estímulos intermitentes e decrescentes, que podem influenciar negativamente no movimento dentário, principalmente com a utilização dos fios termoativados que têm sua ação por mais tempo. Como após 28 dias eles não conseguem estabelecer um engrenamento ideal do fio com slot, há uma descaracterização desse fio dos efeitos em longo prazo. Conclusão As ligaduras não possuem comportamento estável quando submetidas à tração ao longo do tempo. A cor da ligadura é uma variável determinante para o seu comportamento, fazendo com que os grupos de cores diferentes tenham comportamentos distintos entre si. A escolha desse material deve se basear nos efeitos desejados para obtenção de resultados efetivos durante o tratamento e ser possível prever seus efeitos nos pacientes. Considerando as limitações dos testes in vitro, os grupos verde, preto e vermelho foram aqueles com as maiores oscilações na força quando sob tração. E dentre todos os grupos, o grupo verde apresentou uma redução estatisticamente significativa entre as medidas iniciais e a final do experimento. Os grupos formados pelas cores pink, azul escuro, azul, roxo e rosa não mostraram diferença entre as medidas após o estiramento inicial e final, o que poderia sugerir ao profissional serem os grupos de escolha para obtenção de forças mais constantes ao longo do experimento Dental Press Journal of Orthodontics 27.e5

6 Influência do pigmento na elasticidade em longo prazo de ligaduras elásticas Referências 1. Baty DL, Storie DJ, von Fraunhofer JA. Synthetic elastomeric chains: a literature review. Am J Orthod Dentofacial Orthop Jun;105(6): Baty DL, Volz JE, von Fraunhofer JA. Force delivery properties of colored elastomeric modules. Am J Orthod Dentofacial Orthop Jul;106(1): Bertoncini C, Cioni E, Grampi B, Gandini P. In vitro propertie changes of latex and non-latex orthodontic elastics. Prog Orthod. 2006;7(1): Bousquet JA Jr, Tuesta O, Flores-Mir C. In vivo comparison of force decay between injection molded and die-cut stamped elastomers. Am J Orthod Dentofacial Orthop Mar;129(3): De Genova DC, McInnes-Ledoux P, Weinberg R, Shaye R. Force degradation of orthodontic elastomeric chains- a product comparison study. Am J Orthod May;87(5): Dowling PA, Jones WB, Lagerstrom L, Sandham JA. An investigation into behavioural characteristics of orthodontic elastomeric modules. Br J Orthod Aug;25(3): Eliades T, Eliades G, Watts DC. Dental Materials in vivo ageing and related phenomena, Surrey (GB): Quintessence; Eliades T, Eliades G, Watts DC. Structural conformation of in vitro and in vivo aged orthodontic elastomeric modules. Eur J Orthod Dec;21(6): Franchi L, Baccetti T. Forces released during alignment with a preadjusted appliance with different types of elastomeric ligatures. Am J Orthod Dentofacial Orthop May;129(5): Lam TV, Freer TJ, Brockhurst PJ, Podlich HM. Strength decay of orthodontic elastomeric ligatures. J Orthod Mar;29(1): Lu TC, Wang WN, Tarng TH, Chen JW. Force decay of elastomeric chain- A serial study. Part II Am J Orthod Dentofacial Orthop Oct;104(4): Renick MR, Brantley WA, Beck FM, Vig KW, Webb CS. Studies of orthodontic elastomeric modules. Part 1: Glass transition temperature for representative pigmented products in the asreceived condition an after orthodontic use. Am J Orthod Dentofacial Orthop Sep;126(3): Stevenson JS, Kusy RP. Force application and decay characteristics of untreated and treated polyurethane elastomeric chains. Angle Orthod. 1994;64(6):455-64; discussion Taloumis LJ, Smith TM, Hondrum SO, Lorton L. Force decay and deformation of orthodontic elastomeric ligatures. Am J Orthod Dentofacial Orthop Jan;111(1): Wong AK. Orthodontic elastic materials. Angle Orthod Apr;46(2): Dental Press Journal of Orthodontics 27.e6